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Pétrole : quelques notions complémentaires

Grégory Launay - Dernière mise à jour : 26 juin 2011

 

Cet article a pour objectif d’expliciter certaines notions utiles pour juger des enjeux autour des réserves de pétrole. Le rapport avec le transport et l’automobile n’est pas toujours direct mais nous n’en sommes jamais vraiment très loin …

En introduction je souhaiterais partager avec vous une interrogation qui commence avec ce graphique, que j’ai vu utilisé à plusieurs reprises par des conférenciers :


Evaluation des réserves mondiales de pétrole - Source : AIE, 2005

Ce schéma nous présente les réserves de pétrole estimées (en milliards de barils) et leurs prix de production. Le premier carré en bas à gauche représente la part des réserves que nous avons déjà consommée, le second représente les réserves déclarées par les pays membres de l’Organisation des Pays Exportateurs de Pétrole (OPEP), et ainsi de suite.

En première lecture ce graphique nous montre deux choses. La première est que nous avons consommé à ce jour (enfin, en 2005) mois d’un cinquième des réserves totales. La seconde est que l’ensemble du pétrole restant est accessible à un prix inférieur à 80 dollars le baril, ce qui est somme toute très modéré.

Ces conclusions semblent assez rassurantes et donc plutôt éloignées des discours alarmistes que l’on peut entendre de la part de certaines associations et autres militants écologistes. C’est d’ailleurs bien dans le but d’arriver à ces conclusions que j’ai vu utilisé ce schéma.

Alors qui dit vrai dans l’histoire ? Ce graphique détient il la vérité face à des écolos intégristes ? Est il plutôt le fruit d’une manipulation planétaire des pétroliers (et autres industriels) pour cacher à l’humanité une catastrophe prochaine ? C’est à cette question existentielle (pour ne pas dire mystique !), que je vous propose de répondre en ouvrant un à un les tiroirs qui la composent :

  • Pourquoi en a-t-on pour 40 ans de pétrole … depuis 40 ans ?

  • Qu’est ce que le pic de Hubbert ?

  • Quelles sont les estimations des réserves fossiles ?

  • Qu’est ce que l’EROI ?

  • Mise en pratique, quelle est la « bonne » manière de lire notre graphique ?

Avant de revenir en détail sur ces points, il est utile de redéfinir les notions de ressources, de réserves et de réserves ultimes (aussi appelées réserves de base par l’USGS) :

  • La ressource désigne la quantité totale de pétrole existante, quelle soit extractible ou non.

  • La réserve prouvée correspond à la quantité de pétrole qui l’ont sait extraire du sol de manière certaine (c'est-à-dire avec une probabilité supérieure à 90%) aux conditions techniques et économiques du moment. Cette réserve est généralement appelée « 1P » pour Prouvée, elle correspond en réalité à une estimation basse des réserves.

  • La réserve ultime correspond à l’ensemble du pétrole que l’on peu extraire dans l’absolue. Cette réserve n’est donc connue précisément qu’une fois l’exploitation terminée. Cette notion peut s’entendre pour gisement donné et pour la réserve mondiale. La réserve ultime est estimée statistiquement par le chiffre de la réserve dite « 2P » pour Prouvée + Probable.

En d’autre terme la réserve 1P c’est ce qui est rentable tout de suite, la réserve 2P c’est ce qui le sera vraisemblablement demain. A long terme, si on ne fait pas de trop grosses erreurs, le chiffre de la réserve 1P doit tendre vers celui de la réserve 2P.

 

Pourquoi en a-t-on pour 40 ans de pétrole … depuis 40 ans ?

Les inquiétudes autour de la consommation abusive de pétrole datent du début des années 1970. Elles se sont d’abord exprimées dans le célèbre rapport du Club de Rome publié en 1972 (le rapport Meadows pour être précis). Pour la première fois on y a parlé de « limites » au modèle de croissance. L’année suivante, 1973, sera celle du premier choc pétrolier.

Cela fait donc une petite quarantaine d’année que nous entendons des prédictions alarmistes sur la fin du pétrole mais notre sursis semble toujours le même, entre 30 et 40 ans. C’est pour bientôt nous dit-on … pour bientôt. Revenons-en aux faits.

Ce fameux chiffre (30 à 40 ans) est déterminé par un indicateur : le ratio R/P. Comme le laisse suggérer cette appellation il se calcul en faisant le rapport des Réserves Prouvées sur la Production annuelle. Si le chiffre obtenu vaut 40 (ce qui est le cas encore en 2011) on peut alors dire qu’ « à niveau de production constant, les réserves prouvées correspondent à l’équivalent de 40 ans de production. »

En général on résume plutôt par « il nous reste du pétrole pour 40 ans », très vite interprété par « laisser moi tranquille les 30 prochaines années, ensuite on verra ». Insistons tout d’abord sur le fait que ce raccourci de pensé est trompeur pour deux raisons :

  • la première est que la production de pétrole (ou au moins la volonté de consommer) n’est pas constante, elle ne cesse d’augmenter

  • la seconde est que la rareté d’une ressource est déterminée par l’équilibre offre / demande ; c’est la capacité à produire chaque année  qui est importante et non le stock restant

Revenons à notre question de base. Ce ratio R/P se maintient donc à environ 40 depuis pas mal de temps.


Ratio Réserves / Production de 1985 à 2009 - Source : BP Statisitcal Review, 2010

Cette apparente stabilité semble s’expliquer par deux raisons. La première, que l’on peut qualifier de « technique », est l’augmentation de la réserve prouvée qui année après années tend vers la réserve ultime. Cette augmentation traduit le fait que l’industrie pétrolière maitrise bien sont sujet et que l’on va savoir exploiter le pétrole déjà découvert. Mais les réserves ultimes elles, comment évoluent elles ? Et bien elles stagnent. Les grandes découvertes sont derrière nous et on ne trouve plus grand monde pour contester cela aujourd’hui …


Découvertes annuelles et cumulées des réserves de pétrole – Source : UK Energy Research Center, Aout 2009

Les mesures des découvertes annuelles (courbe rouge) montrent clairement que le gros du morceau est connu depuis une trentaine d’années. La dernière « grande découverte » au large du brésil, considérée comme exceptionnelle et que la presse a abondamment relayée en 2008, est estimée à 30 milliards de barils … soit l’équivalent d’un an de production. Ce n’est pas cela qui va faire varier les réserves ultimes (autour de 2500 milliards de barils ou encore 340 milliards de tonnes).


Estimation de la réserve ultime restante en milliards de tonnes –Source : Jean-Marc Jancovici, cours ENSMP 2008

La stabilité apparente du ratio R/P est donc liée au transfert de réserves connues mais non prouvées en réserves prouvées. C’est donc une première forme de trompe l’œil qui se cache derrière cette première explication.

La seconde explication relève des jeux politiques qui se jouent derrière les déclarations des réserves. Les réserves sont une arme politique importante pour les grands pays producteurs. Les pays de l’OPEP ont par exemple augmenté leurs réserves déclarées du plus de 300 milliards de barils à la fin des années 80 (lors du contre choc pétrolier) sans qu’aucune découverte majeure n’ait été faite. De même les réserves du Koweït n’ont pas subi d’ajustement suite au torchage des puits réalisés lors de la première guerre du golf. C’est phénomènes relèvent de ce que l’on appel la guerre des quotas entre membres des pays de l’OPEP.

Selon l’ASPO il y a donc de très gros doutes sur une partie des réserves déclarées. Le graphique suivant montre ainsi en violet les réserves 1P déclarées par les politiques et utilisées dans le calcul du ratio R/P. L’augmentation de ces réserves explique le maintien du ratio aux environs de 40.


Comparaison des réserves techniques et politiques - Source : Association for the Study of Peak Oil and gas (ASPO), mai 2008

La courbe verte montre quand à elle l’évolution des réserves 2P estimées par l’ASPO. D’après cette courbe, le ratio R/P devrait décroitre depuis prés de 30 ans et valoir aujourd’hui un peu moins de 30 …


Qu’est ce que le « pic de Hubbert » ?

Au delà du débat sur les réserves de pétrole (le stock), c’est bien la capacité à produire chaque année (le flux) qui détermine le niveau de rareté d’une ressource. Si le niveau de production (l’offre) est inférieur aux besoins de la population (la demande) alors les prix montent.

La notion du « pic de production » explique le fait que le niveau de production annuel d’un gisement passe par un maximum au cours de sa période d’exploitation, et cela pour des raisons physiques. Il est simple à comprendre par exemple que lorsqu’un gisement se vide, la pression baisse à l’intérieur de celui-ci ce qui rend plus difficile l’extraction du pétrole restant.

Mario King Hubbert reste célèbre pour avoir publié en 1956 une modélisation de cette évolution du flux de production décrit par une courbe en cloche. Il a ainsi fait des prédictions sur les moments ou seront atteints les pics de productions aux Etats-Unis notamment.

Prévision du pic de production du pétrole au Etats-Unis – Source : M. K. Hubbert, nuclear energy and the fossil fuels, pub. n°95, Shell development company, june 1956

Ces donc à M.Hubbert que l’on doit cette notion de pic de production, autrement appelée « pic de Hubbert ». Et il se trouve qu’elle fonctionne relativement bien. La prédiction du pic de production aux Etats-Unis s’est par exemple avérée correcte et s’est produit au milieu des années 1970.

Nous savons donc que le pic de production se produit lorsque la moitié de la réserve a été exploitée. Cette notion est valable pour un gisement donnée mais aussi pour les réserves mondiales. Depuis le début des années 2000 la question n’est plus tellement de savoir si un tel pic arrivera mais quand il arriva. Et si l’évolution récente de la production mondiale ne dessine pas encore un pic, on y distingue déjà tout de même une nette stagnation.


Production annuelle de pétrole en millions de barils par jours – Source : BP statistical review, 2011

 

Quels sont les estimations des réserves fossiles ?

Elargissons un peu le champ du débat pour regarder l’ensemble des ressources fossiles. Nous nous concentrons ici sur les différentes formes de pétroles (conventionnels et non conventionnels), de charbon et de gaz. L’uranium, qui est aussi une réserve fossile, n’est pas traité. Les estimations des réserves ultimes peuvent être résumées ainsi :


Synthèse des réserves fossiles - Sources : synthèse de l’auteur à partir de différentes sources (GIEC, BP Statististical Review, ASPO)

Quelques commentaires :

  • Notons tout d’abord qu’il y a une assez bonne convergence de vue en ce qui concerne les réserves de pétrole conventionnel. Toutes les personnes ayant un avis légitime sur la question disent à peu prés la même chose.

  • L’estimation haute des réserves de gaz intègre des non conventionnels pour plus de moitié (grisou, gaz de schistes ou gaz compactes). Malgré les mises en exploitation récente de certains non conventionnels, rien ne garantit que ces ressources soient exploitables.

  • De nombreux points de désaccord existent autour du pétrole non conventionnel, rien ne garantit pour l’instant que ce qui figure en hypothèse basse soit exploitable !

La synthèse du tableau précédent pour l’ensemble des ressources fossiles peut se représenter de la manière suivante :

Synthèse des réserves fossiles - Sources : synthèse de l’auteur à partir de différentes sources (GIEC, BP Statististical Review, ASPO)

Le pic mondial fossile sera atteint (en gros) lorsque le « déjà consommé » sera à peu prés équivalent au « réserves restantes ». Etant donnée le niveau des réserves identifiées et l’augmentation toujours très importante du niveau de consommation, un consensus relativement général s’est formé pour dire que ce pic mondial pour l’ensemble des ressources fossiles sera atteint avant la fin du 21ième siècle.


Représentation des pics de production de pétrole, charbon et gaz – Source : AIE, 2004

 

Qu’est ce que l’EROI ?

Cet acronyme signifie « Energy Return On Investement », on trouve également dans la littérature le terme EREOI (Energy return on energy invested). Il s’agit tout simplement d’une image du rendement de mise à disposition d’une énergie.

L’ERIO se calcul en faisant le ratio de l’Energie Produite sur l’Energie Investit. Cette notion peut s’appliquer aussi bien à la chasse (combien de calories dépense le chasseur pour s’approprier celles de l’animal), qu’à l’agriculture et qu’à l’extraction des ressources fossiles. Cette notion est souvent associée à la quantité totale de production d’une ressource particulière (le surplus). Par exemple l’agriculture a une EROI plus faible que la chasse / cueillette mais un surplus plus grand par m2 et par personne.

Il n’y a pas aujourd’hui de mesures globales précises de l’ERIO pour l’extraction des ressources fossiles et encore moins de séries statistiques mais certains scientifiques ont tout de même essayé de dessiner une vision d’ensemble. Parmi eux nous pouvons citer les deux professeurs américains Charles Hall et Cutler J.Cleveland. Voici par exemple une synthèse de la situation des Etats-Unis représentant l’EROI en fonction des la quantité annuelle produite :


EROI en fonction des quantités annuelles produites pour l’ensemble des énergies utilisées aux Etats-Unis - Sources : Charles Hall, Provisional Results from EROI Assessments 2006

Les bulles rouges représentent les chiffres 2005 pour l’ensemble des ressources énergétiques (charbon, pétrole, nucléaires, etc), le bulle la plus à droite étant la consommation énergétique totale des Etats-Unis en 2005 (la somme de toutes les autres sur l’axe horizontal). Les trois autres bulles correspondent à des années différentes pour le pétrole produit sur le sol américain et le pétrole importé. La taille des bulles est l’image de l’incertitude des données.

L’unité utilisé sur l’axe horizontal (le quad) équivaut à 10 puissance 18 joules soit encore 24 Million de tonnes équivalent pétrole (Mtep). La consommation totale américaine pour l’année 2005 (~100 quads) correspond donc à  24 Gtep ou encore 17,5 milliards de barils.

Ce graphique nous montre que l’EROI du pétrole produit sur le sol Américain est passé de 100 en 1930 (j’investis 1, je récupère 100) à 15 aujourd’hui. Les chiffres pour le pétrole importé montrent la même tendance.

L’EROI est une image de la qualité de la ressource exploitée. On comprend bien que l’homme à commencé par exploiter la ressource de meilleure qualité, la plus simple (et donc les moins chère) à extraire. Puis est venu le temps de mettre en exploitation des champs pétroliers plus profonds, avec un pétrole brut de moins bonne qualité et donc un EROI plus faible.

La baisse de l’EROI a un premier impact sur le prix (c’est ce que montre le tout premier graphique de cet article) mais pas uniquement. Pour des ressources minières (comme de l’or, le lithium, le fer, etc.), c’est  l’équilibre offre / demande  qui détermine le prix auquel on peut extraire. Si la ressource est indispensable les prix s’ajustent jusqu’à rendre exploitable (pour ne pas dire rentable) ce qu’il reste, quelle qu’en soit la qualité (et donc le prix d’extraction).

Pour les ressources énergétiques c’est un peu différent. Au delà de cetimpact prix il faut qu’une exploitation conserve un sens au regard du bilan énergétique. Personne n’exploitera une ressource dont l’EROI vaut 1 (j’investis 1, je récupère 1 … c’est pour les Shadok !) et cela quel qu’en soit le prix ….

C’est la question de pose Chrales Hall sur le graphique précédent on posant une limite minimum d’EROI autour de 3 ou de 4. A titre de comparaison l’exploitation des sables bitumineux nécessitent d’investir entre 25 à 40% de l’énergie extraite d’après l’ASPO … soit un EROI entre 2.5 et 4.


Après la théorie, la pratique : comment lire ce graphique ?

Après ce tour d’horizon revenons à notre question initiale sur la bonne lecture du graphique ci-dessous :


Evaluation des réserves mondiales de pétrole - Source : AIE, 2005

Ce type de présentation, sans être fausse, peut induire fortement en erreur. Pour en faire une lecture correcte, nous devons préciser les points suivants :

  • Il y a aujourd’hui débat sur les quantités réellement disponibles, le débat porte en premier lieu sur les déclarations politiques (pétrole conventionnel) mais surtout sur les capacités d’exploitation des ressources non conventionnelles. Ce graphique s’appuie de plus sur les estimations hautes des réserves.

  • Il y a débat ensuite sur la qualité et donc le rendement de l’extraction des différentes ressources (plus l’on va vers la droite du graphique, plus la qualité baisse).

  • Il y débat enfin sur la quantité que l’on pense pouvoir produire annuellement (c’est un peu une résultante des deux premiers points), et donc la date du pic de production mondial ou pic de Hubbert.

Ce graphique mélange donc un petit peu de tout (y compris les techniques dites de Récupération assistées « EOR » également très contestées) et fait l’impasse sur LA donnée importante : le flux.

Nous aurions tout aussi bien pu tracer un tel graphique pour l’énergie solaire. Les quantités disponibles sont bien supérieures aux besoins de l’humanité et les couts de production sont aujourd’hui d’un ordre de grandeur raisonnable. Une tel représentation « quantités / prix » nous inciterait à croire qu’il suffit de passer au tout solaire. Bien entendu ce n’est pas aussi simple, l’énergie solaire est très diffuse et réussir à la produire en très grande quantité pose de nombreux problèmes. On pourrait encore tenir le même raisonnement pour l’hydrogène que l’on trouve en très grande quantité sur la planète et qui peut être utilisé comme carburant.

L’interprétation à faire de ce graphique sur les réserves de pétrole est exactement la même … les informations présentées ne prouvent en rien que nous aurons la capacité de produire du pétrole en quantité annuelle suffisante pour longtemps encore.